陳天宇 孫 儀 李有亮 楊 子

（國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司 調(diào)度控制中心，安徽 合肥230000）

1 特高壓直流概述

隨著2018 年底投產(chǎn)的1100 千伏特高壓直流線路，安徽電網(wǎng)形成世界上首個(gè)1100 千伏及以上特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)，交直流系統(tǒng)交互響應(yīng)復(fù)雜，安徽電網(wǎng)結(jié)構(gòu)形態(tài)和系統(tǒng)特性發(fā)生了重大變化。

隨著受端電網(wǎng)網(wǎng)架逐步完善，2019 年接受安徽電網(wǎng)接受直流受電的能力為600 萬千瓦，2020 年提高至900 萬千瓦，2020年后可以滿受1200 萬千瓦。直流功率的持續(xù)提升，一旦因外力破壞、山火等原因造成直流單極或雙極閉鎖，將造成安徽電網(wǎng)電力平衡嚴(yán)重失衡、相關(guān)廠站電壓大幅變化、交流主電網(wǎng)潮流大范圍轉(zhuǎn)移，出現(xiàn)系統(tǒng)頻率跌落和部分?jǐn)嗝娉€(wěn)定限額等問題。為確保受端電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，迅速準(zhǔn)確高效開展應(yīng)急處置，需進(jìn)行相關(guān)系統(tǒng)故障應(yīng)對(duì)措施研究。

2 特高壓直流閉鎖對(duì)安徽電網(wǎng)的影響

特高壓直流雙極閉鎖，將對(duì)華東電網(wǎng)及安徽電網(wǎng)造成較大影響。主要包括：

（1）事故導(dǎo)致的大額功率失缺，可能造成系統(tǒng)頻率大幅跌落。

（2）事故瞬間電壓大幅度變化。直流雙極閉鎖后由于無功大量剩余，換流站近區(qū)交流系統(tǒng)的母線電壓升高。

古泉換流站近區(qū)電網(wǎng)潮流圖

（3）事故引起潮流大范圍轉(zhuǎn)移。在皖電東送機(jī)組送華東潮流較大時(shí)，因安徽電網(wǎng)僅分?jǐn)傄徊糠种绷鬏斔凸β?，直流閉鎖后聯(lián)絡(luò)線潮流減小。經(jīng)校核，此方式下特高壓直流閉鎖故障不會(huì)造成安徽省內(nèi)線路超過短時(shí)輸送能力，不存在連鎖跳閘風(fēng)險(xiǎn)。特高壓直流閉鎖后，若相關(guān)斷面潮流重載，超過斷面限額，需要30 分鐘內(nèi)控制到斷面限額內(nèi)。

3 配合華東電網(wǎng)的直流故障處理概述

3.1 華東電網(wǎng)直流事故支援原則

特高壓直流單極或雙極閉鎖故障造成送電功率大幅度失去情況下，華東電網(wǎng)動(dòng)態(tài)ACE 將自動(dòng)啟動(dòng)，全網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用共享。在動(dòng)態(tài)ACE 失效至故障直流復(fù)役結(jié)束，按以下原則依次處理：

（1）若故障直流饋入省市在事故發(fā)生后向華東網(wǎng)調(diào)提出支援申請(qǐng)，華東網(wǎng)調(diào)應(yīng)緊急調(diào)出福建、華東直代管電廠除應(yīng)預(yù)留旋轉(zhuǎn)備用外的富余電力支援事故省市。若支援后事故省市仍存在缺口，由事故省市向華東網(wǎng)調(diào)提出備用共享電力支援具體數(shù)值，華東網(wǎng)調(diào)在各省市間按分?jǐn)偙壤M(jìn)行分?jǐn)偂?/p>

（2）各省市可根據(jù)聯(lián)絡(luò)線口子修改后的本省市發(fā)用電平衡最新情況，自愿進(jìn)行省間雙邊交易。若雙邊交易后，某省市仍存在供電缺口，可向華東網(wǎng)調(diào)提請(qǐng)?jiān)谌W(wǎng)范圍，甚至由華東網(wǎng)調(diào)提請(qǐng)國(guó)調(diào)在全國(guó)范圍尋求供電資源。若經(jīng)全網(wǎng)協(xié)調(diào)，某省市仍無法實(shí)現(xiàn)電力平衡，由該省市自行按照超供電能力拉限電或緊急需求側(cè)管理流程在本省市范圍內(nèi)控制負(fù)荷，確保發(fā)用電平衡，運(yùn)行備用滿足運(yùn)行要求。

（3）次日至送電恢復(fù)，由事故省市向華東電力調(diào)控分中心日計(jì)劃層面提出備用共享電力支援具體數(shù)值，華東電力調(diào)控分中心在各省市間按分?jǐn)偙壤M(jìn)行分?jǐn)偂?/p>

3.2 華東電網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用要求

華東全網(wǎng)旋轉(zhuǎn)備用總量取電網(wǎng)當(dāng)時(shí)運(yùn)行的最大單機(jī)容量與最大直流雙極送電功率之和，同時(shí)不小于全網(wǎng)預(yù)測(cè)最高負(fù)荷的2%，特高壓直流送電功率大于300 萬千瓦時(shí)，直流部分按照實(shí)際送電功率留取。各省市旋轉(zhuǎn)備用緊急情況下可由華東分中心跨省統(tǒng)一調(diào)度使用。

當(dāng)省市旋轉(zhuǎn)備用小于規(guī)定額度的75%時(shí)，必須在30 分鐘內(nèi)將其恢復(fù)到規(guī)定額度。當(dāng)電網(wǎng)系統(tǒng)頻率下降到49.80～49.90Hz 范圍內(nèi)，當(dāng)且僅當(dāng)電網(wǎng)確實(shí)無足夠的旋轉(zhuǎn)備用可調(diào)時(shí)，華東網(wǎng)調(diào)應(yīng)立即根據(jù)當(dāng)時(shí)省市超用電數(shù)值發(fā)布超用限電命令并要求10 分鐘內(nèi)將聯(lián)絡(luò)線功率控制在允許范圍之內(nèi)。當(dāng)該省市少用或聯(lián)絡(luò)線ACE 值及頻率恢復(fù)到允許范圍后，網(wǎng)調(diào)可視情況發(fā)布送電命令直至全部恢復(fù)限電容量。

3.3 華東電網(wǎng)頻率緊急協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)控制策略

華東電網(wǎng)頻率緊急協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是集成直流調(diào)升、抽蓄切泵、快速切除可中斷負(fù)荷等多項(xiàng)控制措施，應(yīng)對(duì)單回或多回跨區(qū)直流同時(shí)或相繼失去給華東電網(wǎng)帶來的功率缺額沖擊，提高華東電力系統(tǒng)整體頻率穩(wěn)定水平的重要安全穩(wěn)定控制系統(tǒng)。華東頻率協(xié)控系統(tǒng)的主要功能是監(jiān)測(cè)各直流系統(tǒng)、各抽蓄電廠及江蘇可切負(fù)荷的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，當(dāng)單回或多回跨區(qū)直流同時(shí)或相繼失去給華東電網(wǎng)帶來功率缺額沖擊時(shí)，按事先制定的控制策略，優(yōu)先進(jìn)行多直流功率緊急提升控制，直流控制容量不足時(shí)再采取抽蓄切泵控制，最后采取快速切除可切負(fù)荷控制措施。

華東頻率協(xié)控系統(tǒng)正常投跳時(shí)，動(dòng)態(tài)ACE 功能自動(dòng)設(shè)定最大分?jǐn)偣β蕿閰f(xié)控系統(tǒng)欠切支援功率；但目前為防止事故后頻率過調(diào)的發(fā)生，動(dòng)態(tài)ACE 總下發(fā)量被設(shè)定為最大150 萬千瓦，由四省一市分?jǐn)偂?/p>

頻率協(xié)同控制系統(tǒng)啟動(dòng)門檻值：

（1）電網(wǎng)瞬時(shí)失去功率390 萬以下（避過單一直流單極閉鎖），不會(huì)啟動(dòng)頻率協(xié)控系統(tǒng)僅動(dòng)態(tài)ACE 動(dòng)作；

（2）電網(wǎng)瞬時(shí)失去功率在390～780 萬間（受端，避過單一直流雙極閉鎖），采?。?/p>

a.自動(dòng)提升區(qū)域內(nèi)各直流功率，直流自動(dòng)提升功率總值約在220 萬千瓦左右；

b.切抽蓄電廠中抽水機(jī)組(發(fā)電機(jī)組不切)；

c.動(dòng)態(tài)ACE 動(dòng)作，最大150 萬千瓦；

（3）當(dāng)電網(wǎng)瞬時(shí)失去功率大于780 萬，除以上動(dòng)作外，自動(dòng)切可中斷負(fù)荷。（目前系統(tǒng)布在江蘇，可切約100 萬）

（4）故障后，無法彌補(bǔ)直流的功率損失,則華東電話通知各省調(diào)分?jǐn)傊?，各省調(diào)自行以動(dòng)態(tài)ACE 后受電值減去調(diào)整值控制。

4 直流事故處置原則

4.1 確保電網(wǎng)安全原則：直流閉鎖后，應(yīng)把確保電網(wǎng)安全放在首位，防止設(shè)備過載后發(fā)生連鎖故障、電網(wǎng)瓦解，確保電網(wǎng)頻率、電壓在合格范圍內(nèi)，嚴(yán)格控制1100 千伏/500 千伏線路和斷面限額，必要時(shí)采取調(diào)控負(fù)荷批量控制手段。

4.2 控制供電影響原則：應(yīng)挖掘一切可用的電力資源，盡可能減少特高壓直流事故對(duì)電網(wǎng)的影響，最大限度滿足電網(wǎng)供電需求。

4.3 負(fù)荷有序恢復(fù)原則：應(yīng)根據(jù)電網(wǎng)潮流和電力平衡恢復(fù)狀況合理、有序安排負(fù)荷恢復(fù)。采取批量控制拉路的負(fù)荷未接調(diào)度指令嚴(yán)禁擅自送出。

4.4 吉泉直流低端大功率（300 萬千瓦以上）送電期間，易過載斷面及控制策略如下表1 所示。

表1 高端大功率控制策略

4.5 吉泉直流高端大功率（300 萬千瓦）送電期間，易過載斷面及控制策略如表2 所示。

5 直流閉鎖處置措施

故障現(xiàn)象：1100 千伏特高壓直流兩側(cè)站內(nèi)極Ⅰ、極Ⅱ雙極中性母線區(qū)域內(nèi)的發(fā)生接地故障，站外接地極之間接地極線斷線故障，或極Ⅰ、極Ⅱ線路發(fā)生山火均可導(dǎo)致直流雙極閉鎖，跳開站內(nèi)所有交流斷路器。

表2 高端大功率控制策略

故障后方式說明：直流雙極閉鎖，損失功率900 萬千瓦，系統(tǒng)頻率下降，電壓大幅度變化。華東頻率協(xié)控系統(tǒng)動(dòng)作，分別調(diào)升其余直流系統(tǒng)功率，切除華東電網(wǎng)部分處于抽水狀態(tài)的抽蓄機(jī)組。動(dòng)態(tài)ACE 動(dòng)作，四省一市根據(jù)動(dòng)態(tài)ACE 指令加出省內(nèi)機(jī)組備用，華東動(dòng)態(tài)ACE 總值自動(dòng)分配最大值為150 萬千瓦。

主要斷面潮流超穩(wěn)定限額，同時(shí)全省發(fā)用電平衡存在較大缺口。調(diào)度處置按控制要求、分兩個(gè)階段開展。

5.1 事故后第一階段（0～30 分鐘內(nèi)）

控制要求：本階段主要是快速消除超載超限情況，主要控制近區(qū)500kV 線路潮流（具體限額以華東網(wǎng)調(diào)通知為準(zhǔn)）。

處理要點(diǎn)：通過快速加出全省機(jī)組備用、開啟備用水電機(jī)組、向華東網(wǎng)調(diào)申請(qǐng)受電支援；手段用足后，斷面仍超限，必要時(shí)按過載斷面靈敏度要求，在地區(qū)或者供區(qū)執(zhí)行批量負(fù)荷控制，進(jìn)行拉限電；30 分鐘內(nèi)，把斷面潮流控制在穩(wěn)定限額以內(nèi)；同時(shí)聯(lián)系上級(jí)調(diào)度申請(qǐng)事故支援，并在斷面限額不超的前提下快速加出備用。

處理過程：

（1）華東頻率協(xié)控系統(tǒng)動(dòng)作，調(diào)升跨區(qū)直流功率，切除部分處于抽水狀態(tài)的抽蓄機(jī)組（低谷方式）。動(dòng)態(tài)ACE 動(dòng)作，四省一市根據(jù)動(dòng)態(tài)ACE 指令加出省內(nèi)機(jī)組備用。特別要注意動(dòng)態(tài)ACE 動(dòng)作總量不夠，主動(dòng)聯(lián)系網(wǎng)調(diào)，修改受電計(jì)劃，避免按ACE自動(dòng)調(diào)節(jié)造成頻率恢復(fù)速度緩慢和長(zhǎng)期低頻率運(yùn)行。

（2）立即關(guān)注相關(guān)500kV 斷面潮流。通知全省范圍內(nèi)發(fā)電機(jī)組緊急加出力，全省水電備用開足。

（3）向華東網(wǎng)調(diào)申請(qǐng)事故支援，重點(diǎn)增加皖電東送機(jī)組出力，增加省際電力支援。

（4）通過以上加出省內(nèi)備用及華東、省際支持，若斷面仍超限，要求事故發(fā)生后10 分鐘內(nèi)，根據(jù)斷面控制要求，確定拉限電數(shù)量，要求接令地調(diào)15 分鐘內(nèi)執(zhí)行到位。各地調(diào)要確保重要用戶供電，拉電條次多時(shí)要求批量負(fù)荷控制完成。

（5）密切關(guān)注特高壓換流站周邊500kV 變電站的500kV 交流母線電壓，確保電壓在合格范圍之內(nèi)。

（6）應(yīng)在事故發(fā)生后10 分鐘內(nèi)向華東調(diào)控分中心提出電力支援具體數(shù)值。

5.2 事故后第二階段（30 分鐘后）

控制要求：調(diào)出各省及華東直代管除旋轉(zhuǎn)備用外的富余電力后，仍存在的電力缺口，第45 分鐘至次日或直流恢復(fù)，一定比例由安徽承擔(dān)。該階段主要是控制省際聯(lián)絡(luò)線功率，確保發(fā)用電平衡。

處理要點(diǎn)：根據(jù)各斷面限額加足機(jī)組出力，并通過申請(qǐng)省際事故支援、區(qū)外購(gòu)電、華東電網(wǎng)及全國(guó)范圍內(nèi)的供電資源、事故拉限電，做好省際聯(lián)絡(luò)線功率控制，恢復(fù)備用。在此基礎(chǔ)上落實(shí)各地區(qū)用電指標(biāo)，并視直流的恢復(fù)和全省發(fā)用電平衡情況，逐步恢復(fù)拉限電負(fù)荷。

處理過程：

（1）根據(jù)相關(guān)斷面限額加出機(jī)組出力。

（2）與國(guó)調(diào)、華東網(wǎng)調(diào)聯(lián)系，尋求電力支援。電力支援后仍存在的電力缺口，努力向電力富余省市爭(zhēng)取雙邊交易，尋求華東全網(wǎng)及全國(guó)范圍內(nèi)的供電資源。

（3）以上手段用足，仍無法實(shí)現(xiàn)電力平衡并留出備用，根據(jù)外購(gòu)電情況、負(fù)荷變化情況、旋轉(zhuǎn)備用要求，確定事故后第二階段拉限電數(shù)量，在第二階段一開始，發(fā)令至各地調(diào)（全省范圍）執(zhí)行直流事故第二階段拉限電。

（4）各地區(qū)將第二階段拉限電指令執(zhí)行到位，全省發(fā)用電平衡并留出備用。

（5）根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際可用電力資源將用電指標(biāo)曲線下發(fā)至各地調(diào)執(zhí)行。

（6）各地區(qū)按照用電指標(biāo)曲線調(diào)整拉限電負(fù)荷，確保重要用戶可靠供電。

（7）視直流的恢復(fù)和全省發(fā)用電平衡情況，逐步恢復(fù)拉限電負(fù)荷并取消用電指標(biāo)，恢復(fù)正常電網(wǎng)方式。

（8）若直流暫不能恢復(fù)送電，后續(xù)視直流的恢復(fù)和全省發(fā)用電平衡情況，執(zhí)行相應(yīng)的有序用電方案。

6 結(jié)論

基于安徽特高壓交直流混聯(lián)電網(wǎng)運(yùn)行的情況，本文提出了昌吉- 古泉特高壓直流雙極閉鎖后調(diào)度的應(yīng)對(duì)措施，分析了事故后大電網(wǎng)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)及穩(wěn)定情況；并針對(duì)性的考慮了不同方式下線路潮流大小，備用容量是否充足等問題，并對(duì)運(yùn)行情況展開分析。隨著受進(jìn)電力不斷加大、電網(wǎng)建設(shè)發(fā)展條件的變化，后續(xù)將持續(xù)特高壓直流故障后及近區(qū)線路故障的調(diào)度處置措施，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)安徽電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。